Во-первых, желательно иметь высокую скорость отработки сервопривода, для чего обычно увеличивают коэффициент удлинения импульсов. Во-вторых, подход к новому положению рулевой машинки должен быть плавным, что требует постепенного снижения напряжения, питающего двигатель в процессе отработки команды.
В противном случае возникает колебательный процесс в окрестностях нового положения равновесия. Традиционный способ решения этой задачи заключается в применении скоростной отрицательной обратной связи, как это сделано, например в схеме, изображенной на рис. 7.33.
В остальных вариантах, рассмотренных в книге, просто обеспечивается настройка «компромиссного» коэффициента удлинения разностных импульсов. Это означает, что напряжение питания двигателя в процессе отработки рулевой машинки выбирается таким, при котором колебательный процесс из-за инерционности ротора двигателя еще отсутствует. Но при этом и сама скорость отработки — не максимально возможная.
Принципиальная схема
Принципиальная схема сервопривода, в котором используется режим торможения, приведена на рис. 7.43. Ждущий мультивибратор реализован на элементе DD1.1. Длительность опорного импульса управляется потенциометром R2, механически связанным с редуктором двигателя рулевой машинки.
Рис. 7.43. Принципиальная схема сервоусилителя с использованием режима торможения
Роль временного дискриминатора играет элемент DD2.1. После буферного каскада DD2.2 на выводе 10 выделяются разностные положительные импульсы при любом соотношении длительностей опорного и канального импульсов, кроме ситуации, при которой эти длительности равны.
Элемент DD1.2 определяет знак разности. Если канальный импульс длиннее опорного, то высокий потенциал появляется на выводе 13, при обратной ситуации — на выводе 12. На микросхеме DD3 собран ждущий мультивибратор с перезапуском. Его длительность импульсов выбрана несколько большей, чем период повторения канальных импульсов.
Удлинитель в схеме отсутствует. Схема работает следующим образом. При равенстве длительностей канального и опорного импульсов, что соответствует какому-либо устойчивому положению рулевой машинки, разностные импульсы на входе ждущего мультивибратора DD3 отсутствуют. На его инверсном выходе (вывод 7) присутствует высокий потенциал, который через развязывающие диоды VD1 и VD2 приложен к обоим входам драйвера DA2. Состояние выходов триггера DD1.2 на работу драйвера при этом никак не влияет. Двигатель заторможен.
При поступлении команды на изменение положения рулевого устройства один из импульсов, поступающих на входы временного дискриминатора DD2.1, становится длиннее другого. Какой именно, зависит от направления отклонения рычага управления на пульте передатчика команд. Пусть, для определенности, τк > τоп. В этом случае: во-первых, появятся разностные положительные импульсы, поступающие на вход ждущего мультивибратора DD3. С поступлением первого из них мультивибратор начнет формировать собственный импульс. Потенциал на инверсном выходе (вывод 7 DD3) станет равным нулю. Поскольку длительность мультивибратора выбрана больше опорной, то каждый следующий разностный импульс будет его перезапускать, сохраняя низкий потенциал на инверсном выходе.
Во-вторых, появится высокий потенциал на выводе 13 триггера DD1.2. Через диод VD1 он будет воздействовать на вывод 1 драйвера DA2. На втором входе драйвера в это время потенциал нулевой, в чем легко убедиться. К двигателю прикладывается полное напряжение питания, и он вращает рулевое устройство с максимальной скоростью к новому положению равновесия.
Сопротивление потенциометра обратной связи R2 меняется таким образом, что длительность опорного импульса возрастает, уменьшая длительность разностного. Все это будет происходить до тех пор, пока рулевое устройство не займет новое устойчивое положении, и длительности импульсов сравняются.
Запускающие импульсы перестанут поступать на вход ждущего мультивибратора и спустя 21–22 мс на его инверсном выходе установится высокий потенциал, переведя драйвер в режим торможения. За столь небольшое время выходной вал редуктора рулевой машинки провернется на очень малый угол, и потенциометр R2 практически не изменит длительности опорного импульса.